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3.2. RESTAURIERUNG EINZELNER INTENSITÄTSBILDER 71
harten Filterung einen besseren Eindruck. Abbildung 3.13(g) und Abbildung 3.13(h)
zeigen das Filterergebnis nach Glättung der Maske um den Faktor 0.1 bzw. 0.2.
3.2.2 Physikalisch motivierte Grauwertinterpolation
Die Idee der Faserregistrierung [EKP93], zusammen mit einer flächenabhängigen Ge-
wichtung der Intensitäten [Bro00] bildet die Grundlage für den Algorithmus zur phy-
sikalisch motivierten Interpolation, wie er von Weisensel [Wei05] erstmals für einen
pixelgenauen Ansatz zur Auflösungssteigerung umgesetzt und daraufhin mit Elter et al.
optimiert wurde [ERW06]. Er beruht auf den physikalischen Eigenschaften der Licht-
wellenübertragung von Glasfasern. Die Intensitätsverteilung über den Querschnitt ei-
ner Faser entspricht in erster Näherung einer Normalverteilung und wird durch eine
zweidimensionale Gauß-Verteilung modelliert (vgl. Abschn. 3.1.1.1). Der Algorith-
mus arbeitet zweistufig. Zunächst wird auf einem leeren Bild mit hellem Hintergrund
die Faserverteilung registriert und in Form eines Delaunay-Gitters gespeichert. Dieser
Schritt ist rechenintensiv und wird lediglich bei veränderter Ausrichtung von Faser-
querschnitt zu Kamerasensor durchgeführt. Im zweiten, für alle folgenden Aufnahmen
durchzuführenden Schritt werden durch Interpolation zwischen den subpixelgenau be-
stimmten Faserzentren wabenfreie Ausgangsbilder berechnet (vgl. Ablaufdiagramm in
Abb. 3.14).
Da die Faserregistrierung sehr empfindlich auf eine Verschiebung zwischen Faser-
bündel und Bildsensor reagiert, kann eine sog. Nachkalibrierung die Anwendung des
Verfahrens deutlich verbessern. Dazu registriert der Algorithmus in regelmäßigen Ab-
ständen (z. B. alle drei bis fünf Bilder) in ausreichend beleuchteten Regionen der Auf-
nahme eine mögliche Verschiebung und aktualisiert die gespeicherten Faserpositionen
automatisch durch die geschätzte Bewegung. Diese Nachkalibrierung wird besonders
unter Berücksichtigung der Beschleunigung durch zusätzliche Hardware interessant
(vgl. Abschn. 3.4), die eine ausreichende Leerlaufzeit zwischen den Interpolationszy-
klen ermöglicht.
3.2.2.1 Faserregistrierung
Ziel der Faserregistrierung ist die subpixelgenaue Bestimmung der projizierten Faser-
mittelpunkte auf dem Bildsensor. Dazu wird ein heller, homogen ausgeleuchteter Be-
reich, beispielsweise auf einem matten, weißen Kunststoff oder einem holzfreien Kar-
ton mit dem Endoskop erfasst und als sog. Weißbild Îref gespeichert. Der dreistufige